水力空化发生装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种水力空化发生装置，其包括：一支撑单元、一驱动单元以及一空化发生单元。所述驱动单元设置于所述支撑单元，所述空化发生单元设置在所述支撑单元且由所述驱动单元驱动。所述空化发生单元包括收容器以及转子，该收容器具有一空腔，所述转子为限流器件且设置于所述空腔，并在所述驱动单元的驱动下可以旋转。
【专利说明】水力空化发生装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水力空化发生装置，尤其涉及一种能够以旋转限流方式产生水力 空化效应，并用于物理和化学过程强化作用的水力空化发生装置。
【背景技术】
[0002] 空化是一种在液体流场低压区形成蒸气空泡的过程，在某些方面，空化同沸腾相 似，二者的区别在于，沸腾主要是温度升高的结果，而空化的主要原因是压力的降低。当 液体内压强降低到饱和蒸气压(严格意义上不一定完全一致）以下时，空化过程所形成 的气泡开始出现并生长，随着时间的延长，空泡膨胀、生长、压缩和溃灭。但这一过程是 爆炸性的，不到千分六秒，空泡在急剧崩溃的瞬间可释放巨大的能量，瞬间产生局部高温 (1900-5000K)和高压(达140MPa-170Mpa)，并产生速度约为110m/s、强大冲击力的微射流， 因此引起空蚀、空噪、振动和发光等一系列现象，通常将空化所产生的这些作用称之为空化 效应。例如水力机械设备运行特性的改变、性能下降、空蚀破坏、振动和噪声等都属于空化 效应产生的负面影响。但任何事物都具有两面性，空化同样也可以加以利用，利用该效应可 以实现对化学、物理等过程的强化，达到增效、节能、降耗等效果。
[0003] 根据产生的形式，通常分为四种类型：声空化、光空化、粒子空化和水力空化。其 中，声空化是指向液体中辐射声波(一般频率在16 kHz-100 MHz超声波)时，在时空上产生压 力起伏，出现低于静态压力的负压，此时该区域出现微小气泡，并随着声压的变化做脉动、 振荡，或伴随有生长、收缩以致破灭的现象。光空化是指高强度的光辐射(如激光)割裂连续 流体所产生空化泡的现象。粒子空化是由其他类型的基本粒子割裂连续流体所产生，只是 这里的基本粒子一般是质子、电子等。水力空化则是通过系统几何结构促使流体中流速的 变化创造液体中压力变化，从而形成负压，产生空化泡。
[0004] 由于空化产生的效率和工程应用的难易程度，四种模式中，声空化和水力空化是 学术界和工业界关注的热点。目前，声空化通常采用超声波发生器加以控制，换能器将高频 振动所产生的声能传递给液体介质，当声能达到一定阈值时，液体中开始出现空化泡，几乎 与此同时产生空化效应，但是空化效率并不是随声能增大而增加，所以，仅仅在实验室和有 限空间的小容器下，效果较好，但将其应用至中试或工业化时，就会出现空化场不均匀，空 化效率不高，通量较小，放大难度较大等问题。
[0005] 水力空化是流体经过限流区域(如流体流经文丘里管）时产生压降，当压力降至空 化初生压以下时，溶解在流体中的气体会释放出来，同时流体气化而产生大量空化泡，空化 泡在随流体进一步流动的过程中，遇到周围的压力变化时，发生溃灭。相对于超声空化而言 水力空化，设备简单、成本低廉，能产生大规模的空化场(如孔板、文丘里管、液哨等)，但是 水力空化的空化强度较小，效率较低，往往不足以进行某些物理化学反应的触发或强化作 用。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，确有必要提供一种高效率、大通量，并适用于工业化生产的水力空化发 生装置。
[0007] -种水力空化发生装置，其包括：一支撑单元、一驱动单元以及一空化发生单元。 所述驱动单元设置于所述支撑单元，所述空化发生单元设置在所述支撑单元且由所述驱动 单元驱动。所述空化发生单元包括收容器以及转子，该收容器具有一空腔，所述转子为限流 器件且设置于所述空腔，并在所述驱动单元的驱动下可以旋转。
[0008] 与现有技术相比较，本发明提供的水力空化发生装置采用限流器件的旋转限流和 剪切多种方式诱发空化，可产生大量的空泡云，对空泡的输运性强，且能耗低，空化效率高， 液体流通量大，可大规模推广使用。另外，所述水力空化发生装置结构简单，成本低廉，无高 压泵或增压器，工作可靠，适于大规模推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明实施方式提供的水力空化发生装置局部的剖视结构示意图。
[0010] 图2是本发明实施方式提供的水力空化发生装置中转子的截面图。
[0011] 主要元件符号说明
【权利要求】
1. 一种水力空化发生装置，其包括： 一支撑单元； 一驱动单元，该驱动单元设置于所述支撑单元； 一空化发生单元，该空化发生单元设置在所述支撑单元且由所述驱动单元驱动； 所述空化发生单元包括收容器以及转子，该收容器具有一空腔，所述转子为限流器件 且设置于所述空腔，并在所述驱动单元的驱动下可以旋转。
2. 如权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述转子为圆周面设置有多 个沟槽的圆柱体。
3. 如权利要求2所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述多个沟槽沿所述圆柱体 中心轴线的方向延伸。
4. 如权利要求3所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述圆柱体的直径为100毫 米，高为100毫米，在距所述圆柱体上、下表面各一段距离的圆周面开设有多个沟槽，该沟 槽的长度为50mm至90_，宽度为5mm至10_，深度为15mm至30_。
5. 如权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述圆柱体的直径为100毫 米，高为100毫米，在距离该圆柱体上、下表面各l〇mm的中间部分圆周面上沿所述圆柱体中 心轴线的方向开设有十六个沟槽，该沟槽的长度为80mm，宽度为10mm，深度为25mm。
6. 如权利要求5所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述转子的转速为2000转/ 分以上。
7. 如权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述收容器由第一外壁、第二 外壁、第一法兰盘、第二法兰盘以及第一密封环构成，该第一外壁和第二外壁相对设置，所 述第一法兰盘和第二法兰盘相对设置，且分别设置在所述第一外壁和第二外壁的两端，与 所述第一外壁和第二外壁形成一空腔；所述第一法兰盘的中心部具有一通孔，在对应该通 孔且位于所述第一法兰盘朝向所述空腔的一侧设置有第一密封环，该第一法兰盘的一端具 有一进口管，该进口管与所述空腔连通；所述第二法兰盘的一端具有一出口管，该出口管与 所述空腔连通。
8. 如权利要求7所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述驱动单元包括电机以及 安装在所述电机主轴的联轴器。
9. 如权利要求8所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述圆柱体上表面中心轴线 处向外延伸出第一主轴，该第一主轴穿过所述第一密封环以及所述第一法兰盘的通孔与所 述联轴器连接。
10. 如权利要求9所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述收容器进一步包括一第 二密封环，该第二密封环设置于所述第二法兰盘的中心部，所述圆柱体上表面中心轴线处 向外延伸出第二主轴，该第二主轴设置于所述第二密封环。
【文档编号】B01J19/00GK104043382SQ201410281794
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】周明, 张伟 申请人:清华大学